CN108652625A - 一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法及系统 - Google Patents

一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于包括步骤：A.预先通过光学摄像头获取扫描磁共振的床的轮廓边缘图像，绘制出扫描安全区域范围；B.当目标就位后，利用红外摄像头获取检测对象的红外图像；C.将红外摄像头获取的检测对象的红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象的边缘像素点与床体的边缘像素点，通过对检测对象边缘像素点与床体边缘像素点的比较，判定检测对象是否在安全区域范围；D.根据步骤C的判定结果控制床移动或停止。该方法能有效避免磁共振扫描过程中病人肢体与磁体外壳发生碰撞风险，更好地保障检查安全性，本发明还公开了基于上述方法的图像识别系统。

Description

一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法及系统
技术领域
本发明涉及一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法及系统。
背景技术
在磁共振扫描过程中，一般分为四个步骤：(1)医生按扫描要求请病人在扫描床上摆好体位；(2)医生根据需要扫描的部位选择线圈，通过移动床体进行激光定位，使得病人的扫描中心位置和激光定位重合；(3)医生加载扫描序列，进行扫描；(4)结束扫描。
现有技术中，当病人在扫描床上以后，磁共振医生是通过肉眼观察和个人经验在磁共振激光定位的标定下判断人体的扫描位置，然后进行移动床体进行扫描。通常情况下，被检测对象(病人)都是位于线圈的安全扫描区域内，如图1所示。但有可能存在操作人员疏忽，观察不到位的情形，这种情况下就会有可能出现病人的肢体不在扫描床的安全扫描区域范围之内，移动床体时会发生碰撞危险，例如手指、腿部或脚部等部位与床体或磁共振外壳发生挤压危险，如图2所示。而目前的磁共振系统显然在遭遇上述问题时没有很好的应对方案，因此行业内亟待一种能够解决上述问题，切实的保障磁共振扫描时被检测对象安全的方法。
发明内容
本发明目的是：提供一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，该方法能够有效解决磁共振扫描过程中当病人肢体不在扫描床安全范围内时会与磁共振外壳发生碰撞的问题。
本发明的技术方案是：一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于包括下述步骤：
A.预先通过光学摄像头获取扫描磁共振的床的轮廓边缘，绘制出扫描安全区域范围；
B.当目标就位后，利用红外摄像头获取检测对象的红外图像；
C.将红外摄像头获取的检测对象的红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象的边缘像素点与床体的边缘像素点，通过对检测对象边缘像素点与床体边缘像素点的比较，判定检测对象是否在扫描安全区域范围；
该步骤C具体包括：
C1.对床的轮廓边缘图像进行预处理，绘制出扫描安全区域，以安全区域的中心点为坐标轴原点，以床移动的方向为x轴，以床宽的方向为y轴建立坐标系，绘制出的安全区域为矩形，矩形的四个顶点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)和(x4，y4)，本专利中优选安全区域为矩形，当然实际实施时安全区域也可定义为其他不规则形状；
C2.将红外摄像头获取的人体红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓边缘图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象边缘，判断出边缘像素点中x轴绝对值最大点坐标为(|xmax|，y)和y轴绝对值最大点坐标为(x，|ymax|)；
所述边缘检测算法包括下述步骤：
(1)对图像边缘采用最小二乘法作拟合来提取边缘特征；
(2)然后对边缘进行滤波或平滑处理；
(3)针对特殊位置点进行修正，得到最终的边缘特征轮廓线。
C3.判定检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值是否小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值；
C4.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象超出安全区域；当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象在安全区域。
D.根据步骤C的判定结果控制床移动或停止。
该步骤D具体包括：
D1.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值时，便判定检测对象超出了安全区域范围，禁止床移动，使得启动磁共振时床无法移动；
D2.当检测对象调整到安全区域范围后，重新启动磁共振，使床移动到指定的位置，且在床移动时，重复步骤A-C进行检测对象的识别，当识别到检测对象不在安全的范围之内时，使床停止移动并让磁共振系统发出警示。
本发明方法的上述整个流程结合图3所示，其有别于传统人工检测或机械探测方法，其是利用红外、光学摄像头和图像识别算法自动识别检测判定被检测对象(病人)是否在扫描床的扫描安全区域范围，即通过实时影像识别的方式来避免病人与磁体外壳发生碰撞风险(例如手指等部位发生挤压危险)，切实的保障了磁共振扫描时被检测对象的安全性。
并且本发明方法相比于传统人工检测方法，其对于被检测对象是否位于扫描床的扫描安全区域范围内的判定精度更高，效率也更高，同时基于这种方法所设计的系统，其相比于机械探测设备无需在磁共振系统上加装额外的传感检测设备，而是完全借助电路及图像识别计算芯片来实现整个过程，执行效率高，能够节约成本。
本发明同时提供一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别系统，其特征在于包括：
检测单元，用于在进行扫描时，利用光学摄像头获取床的轮廓范围，同时利用红外摄像头获取被检测对象的轮廓范围；
计算单元，通过边缘检测算法得到被检测对象边缘与床的边缘；
判断单元，连接所述检测单元与所述计算单元，用于判断所述检测对象的边缘是否超过扫描安全区域范围；
控制单元，连接所述判断单元与磁共振系统，若被检测对象超过了扫描安全区域范围，发出控制信号使床无法移动，如床在移动则会发出信号停止移动；若被检测对象未超过扫描安全区域范围，则发出信号驱动床移动到指定的位置。
本发明的优点是：
1.本发明方法有别于传统人工检测或机械探测方法，其是利用红外、光学摄像头和图像识别算法自动识别检测判定被检测对象(病人)是否在扫描床的扫描安全区域范围，即通过实时影像识别的方式来避免病人与磁体外壳发生碰撞风险(例如手指等部位发生挤压危险)，切实的保障了磁共振扫描时被检测对象的安全性。
2.本发明方法相比于传统人工检测方法，其对于被检测对象是否位于扫描床的扫描安全区域范围内的判定精度更高，效率也更高，同时基于这种方法所设计的系统，其相比于机械探测设备无需在磁共振系统上加装额外的传感检测设备，而是完全借助电路及图像识别计算芯片来实现整个过程，执行效率高，能够节约成本。
3.本发明方法及其系统在后续发展的自动化或智能化辅助医疗扫描领域中，能够为之提供重要的保障安全的前提和基础。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为现有技术中被检测对象处于磁共振线圈扫描安全区域内的状态示意图；
图2为现有技术中被检测对象超出磁共振线圈扫描安全区域的状态示意图；
图3为本发明方法流程图；
图4为扫描安全区域坐标系示意图。
具体实施方式
实施例：结合图3和图4所示对本发明提供的这种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法进行具体说明如下，其具有下述步骤：
A.预先通过光学摄像头获取扫描磁共振的床的轮廓边缘，绘制出扫描安全区域范围；
B.当目标就位后，利用红外摄像头获取检测对象的红外图像；
C.将红外摄像头获取的检测对象的红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象的边缘像素点与床体的边缘像素点，通过对检测对象边缘像素点与床体边缘像素点的比较，判定检测对象是否在扫描安全区域范围；
D.根据步骤C的判定结果控制床移动或停止。
所述步骤C具体包括：
C1.对床的轮廓边缘图像进行预处理，绘制出扫描安全区域，以安全区域的中心点为坐标轴原点,以床移动的方向为x轴，以床宽的方向为y轴建立坐标系，绘制出的安全区域为矩形，具体如图4所示，矩形的四个顶点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)和(x4，y4)，本实施例中以安全区域为矩形为例，当然安全区域也可定义为其他不规则形状；
C2.将红外摄像头获取的人体红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓边缘图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象边缘，判断出边缘像素点中x轴绝对值最大点坐标为(|xmax|，y)和y轴绝对值最大点坐标为(x，|ymax|)
C3.判定检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值是否小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值；
C4.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象超出安全区域；当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象在安全区域。
所述步骤C2中的边缘检测算法包括下述步骤：
(1)对图像边缘采用最小二乘法作拟合来提取边缘特征；
(2)然后对边缘进行滤波或平滑处理；
(3)针对特殊位置点进行修正，得到最终的边缘特征轮廓线。
所述步骤D具体包括：
D1.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值时，便判定检测对象超出了安全区域范围，禁止床移动，使得启动磁共振时床无法移动；
D2.当检测对象调整到安全区域范围后，重新启动磁共振，使床移动到指定的位置，且在床移动时，重复步骤A-C进行检测对象的识别，当识别到检测对象不在安全的范围之内时，使床停止移动并让磁共振系统发出警示。
本发明同时提供一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别系统，其特征在于包括：
检测单元，用于在进行扫描时，利用光学摄像头获取床的轮廓范围，同时利用红外摄像头获取被检测对象的轮廓范围；
计算单元，通过边缘检测算法得到被检测对象边缘与床的边缘；
判断单元，连接所述检测单元与所述计算单元，用于判断所述检测对象的边缘是否超过扫描安全区域范围；
控制单元，连接所述判断单元与磁共振系统，若被检测对象超过了扫描安全区域范围，发出控制信号使床无法移动，如床在移动则会发出信号停止移动；若被检测对象未超过扫描安全区域范围，则发出信号驱动床移动到指定的位置。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于包括下述步骤：
A.预先通过光学摄像头获取扫描磁共振的床的轮廓边缘图像，绘制出扫描安全区域范围；
B.当目标就位后，利用红外摄像头获取检测对象的红外图像；
C.将红外摄像头获取的检测对象的红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓边缘图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象的边缘像素点与床体的边缘像素点，通过对检测对象边缘像素点与床体边缘像素点的比较，判定检测对象是否在扫描安全区域范围；
D.根据步骤C的判定结果控制床移动或停止。
2.根据权利要求1所述的一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
C1.对床的轮廓边缘图像进行预处理，绘制出扫描安全区域，以安全区域的中心点为坐标轴原点，以床移动的方向为x轴，以床宽的方向为y轴建立坐标系，绘制出的安全区域为矩形，矩形的四个顶点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)和(x4，y4)，本专利中优选安全区域为矩形，当然实际实施时安全区域也可定义为其他不规则形状；
C2.将红外摄像头获取的人体红外图像与光学摄像头获取的床的轮廓边缘图像相融合，通过边缘检测算法识别检测对象边缘，判断出边缘像素点中x轴绝对值最大点坐标为(|xmax|，y)和y轴绝对值最大点坐标为(x，|ymax|)；
C3.判定检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值是否小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值；
C4.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象超出安全区域；当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值小于安全区域四个顶点的坐标点绝对值，判定检测对象在安全区域。
3.根据权利要求2所述的一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于，所述边缘检测算法包括下述步骤：
(1)对图像边缘采用最小二乘法作拟合来提取边缘特征；
(2)然后对边缘进行滤波或平滑处理；
(3)针对特殊位置点进行修正，得到最终的边缘特征轮廓线。
4.根据权利要求1所述的一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别方法，其特征在于所述步骤D具体包括：
D1.当检测对象边缘像素点中x轴绝对值最大点(|xmax|，y)或y轴绝对值最大点(x，|ymax|)坐标的绝对值大于等于安全区域四个顶点的坐标点绝对值时，便判定检测对象超出了安全区域范围，禁止床移动，使得启动磁共振时床无法移动；
D2.当检测对象调整到安全区域范围后，重新启动磁共振，使床移动到指定的位置，且在床移动时，重复步骤A-C进行检测对象的识别，当识别到检测对象不在安全区域范围之内时，使床停止移动并让磁共振系统发出警示。
5.一种用于保障磁共振扫描安全的图像识别系统，其特征在于包括：
检测单元，用于在进行扫描时，利用光学摄像头获取床的轮廓范围，同时利用红外摄像头获取被检测对象的轮廓范围；
计算单元，通过边缘检测算法得到被检测对象边缘与床的边缘；
判断单元，连接所述检测单元与所述计算单元，用于判断所述检测对象的边缘是否超过扫描安全区域范围；
控制单元，连接所述判断单元与磁共振系统，若被检测对象超过了扫描安全区域范围，发出控制信号使床无法移动，如床在移动则会发出信号停止移动；若被检测对象未超过扫描安全区域范围，则发出信号驱动床移动到指定的位置。
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